07. 배터리 충방전 테스트 CC와 CC/CV의 원리 및 필요성

1) 충방전 테스트

충방전 사이클 테스트란 지정된 사이클의 진행 후 용량 또는 출력(저항)의 변화를 측정하는것을 의미한다. 일반적으로 요구하는 사양을 만족시킬 수 있는 최대의 사이클 횟수를 파악하는데 사용한다. 일반적인 실험조건을 살펴보면 충방전 방법에서 충전조건은 CC 또는 CC/CV 방식을 사용하여 충전전류 (0.1C~2C)의 조건에서 테스트를 진행한다. 방전조건으로는 일반적으로 CC 방식으로 방전전류 (0.5~5C)를 흘려준다. 충방전 영역으로는 전 영역 (SOC 0~100%)을 사용하는 것이 일반적이며, 상한/하한 전잡을 조정하여 설정한다. 일반 리튬전지는 4.2~3.0V의 범위로 평가를 진행한다. 사이클의 온도는 상온이 기본이고, 가속화 평가 및 지정된 조건의 특성을 파악하기 위하여 다양한 온도에서 진행한다. 

2) CC 충전방법 (Constant Current) 원리

Constant Current 의 충전방법은 지정한 전류로 충전을 시작한 후, 설정된 전압에 도달하면 충전을 중단하는 방식이다. 

3) CC/CV 충전방법 (Constant Current / Constant Voltage) 원리

Constant Current / Constant Voltage 의 충전방법은 지정한 전류로 충전을 시작한 후 , 설정된 전압에 도달하면 정전류 모드 (CC)에서 정전압 모드(CV)로 변경하여 충전을 지속하며 특정 조건에 도달하면 충전을 중단하는 방식이다. 종료조건으로는 전류(threshold current), 시간(time), 용량(capacity)이 있다. 

4) CC/CV 충전방법 (Constant Current / Constant Voltage) 의 필요성

CV 구간이 증가하면 충전용량이 증가하는데, 가역용량의 증가로 CV 구간의 시간이 증가하여도 용량의 증가정도는 점차 감소되어 포화된다. 상온에서는 부반응이 크지 않으나, 상한전압에서 계속 유지 되면 부반응이 누적되므로 저항의 증가가 수반된다. 사용자들이 짧은 충전시간을 원하므로 CV  구간이 과도하게 길어서는 안된다. CC/CV 구간의 누적용량을 계산하면 용량이 완전히 채워질 때 까지 충전할 수 있는 장점이 있다.